ZONAS DE DECANTAÇÃO
PROCESSO FÍSICO QUÍMICO
(DENSADEG)
FLOTADOR A AR DISSOLVIDO
(DAF)
TIPOS DE COAGULANTES
• Sais inorgânicos (dosados em quantidades tais
que excedem os limites de solubilidade dos
respectivos hidróxidos).
• Polimeros inorgânicos, tais como silicatos ou
sintéticos de caráter não iônico ou caráter
iônico definido: amônico ou catiônico
(polieletrólitos).
POLIELETRÓLITOS
• Dividem-se em coagulantes e floculantes
• Podem ser naturais ou sintéticos
• Quanto ao caráter iônico: catiônico,
aniônico e não iônico
• Quanto ao peso molecular: baixo, médio e
alto
• Quanto à forma de comercialização:
granulado, emulsão e liquido
• Concentração da aplicação: 0,05 a 0,3%
POLIELETRÓLITOS
CARÁTER IÔNICO
- Catiônico
- Aniônicos
- Não Iônicos
PESO MOLECULAR
- Baixo
- Médio
- Alto
FORMA DE COMERCIALIZAÇÃO
- Granulados
- Emulsão
- Líquidos
ESTUDO DE CASO
GALVANOPLASTIAS
ORIGEM
• Banhos concentrados exauridos (exauridos,
desengraxantes, decapantes, fosfatizantes,
passivadores,cromatizantes, eletrodeposição)
• Banhos menos concentrados, lavagens e
manuseio de reativos.
ESTUDO DE CASO
•
•
•
•
GALVANOPLASTIAS
CARACTERÍSTICAS
Galvanização
Cromo tri e hexavalente, cianeto, ferro, zinco, cobre,
níquel e estanho.
Fosfatização
Fosfato, ferro, zinco, cianeto, e cromo trivalente
Anodização
Alumínio, estanho, níquel e fluoreto
Outros parâmetros
DQO, DBO, pH e óleos e graxos
ESTUDO DE CASO
GALVANOPLASTIAS
TIPOS DE EFLUENTES
• Crômicos
Banho de cromo em geral, abrilhantadores e passivadores
• Cianídricos
Banho de cobre, zinco,cadmio, prata, ouro, desengraxantes
• Ácidos gerais
Soluções decapantes e oxidantes
• Alcalinos gerais
Desengraxantes químicos e eletrolíticos
• Quelatizados
ESTUDO DE CASO
GALVANOPLASTIAS
PRECIPTAÇÃO COM HIDRÓXIDOS
• As solubilidades mínimas ocorrem com diferentes pHs
• Para mistura de íons o pH ideal pode não ser o de menor
solubilidade para alguns íons.
• Cromo e zinco possuem comportamento anfótero em
decorrência da solubilização do precipitado
• Complexantes, certos ânions e amônia podem dificultar
a função de hidróxidos metálicos
• Reagentes usuais : Cal e Soda
FAIXAS DE pH DE
PRECIPITAÇÃO DE METAIS
INSOLUBILIZAÇÃO E
RESSOLUBILIZAÇÃO DO ZINCO
ESTUDO DE CASO
GALVANOPLASTIAS
PRECIPTAÇÃO COM SULFETOS (Na2S)
• Não muito utilizado em galvanoplastia
• Bom para a precipitação de mercúrio
• Necessidade de se controlar a dosagem de
Na2S para evitar o H2S
• Forma precipitados muito finos
ESTUDO DE CASO
GALVANOPLASTIA
CIANETOS
•
•
•
•
Não metal inorgânico.
Hidrolisam como HCN
Associam-se a metais pesados
Entre pH superior a 6 não tem efeito
danoso
• É oxidado a cianeto menos tóxico
• É biodegradável
ESTUDO DE CASO
GALVANOPLASTIAS
OXIDAÇÃO DO CIANETO
• Utiliza-se cloro livre ou hipoclorito de sódio ou
de cálcio
• pH>10,5 para evitar o desprendimento de
cloreto de cianogênio
• Cianeto é transformado em cianato e em CO2 e
N2 por efeito de microorganismos
• Tempo de obtenção: 1hora (níquel exige mais)
ESTUDO DE CASO
GALVANOPLASTIAS
REDUÇÃO DE CROMO HEXAVALENTE
• Utiliza-se dióxido de enxofre, metabissulfito
de sódio ou sulfato ferroso
• A reação se processa em pH <3
• “Set point” está entre 250-350 mV
ESTUDO DE CASO
GALVANOPLASTIAS
BASES PARA PROJETO
VAZÕES
• Descartes periódicos
• Descartes contínuos
ESTUDO DE CASO
GALVANOPLASTIAS
TIPOS DE TRATAMENTO
• Contínuo
• “Batch”
• Misto
TRATAMENTO FÍSICO QUÍMICO
TRATAMENTO BIOLÓGICO
CONCEITO DE SER VIVO
• Organismos autótrofos
Exigem para sua nutrição substâncias de
estrutura muito simples, tais como CO2, água
e sais minerais.
• Organismos heterótrofos
Exigem para sua nutrição, além destas,
substâncias orgânicas até mesmo proteínas.
São também capazes de transformar estes
compostos.
“SEQUESTRO DE CARBONO”
OXIDAÇÃO DA MATÉRIA
ORGÂNICA
• Fotossíntese
LUZ
CO2 + 6 H2O
CH2O + O2 + 475 Kj/mol
A luz absorvida pela clorofila é convertida
em energia química (fotossíntese).
• Oxidação
CH2O+O2
CO2+H2O - 475 Kj/mol
RESPIRAÇÃO CELULAR
RESPIRAÇÃO AERÓBIA
Os elétrons removidos da glicose se
encaminham ao receptor final que é o
oxigênio que depois de se combinar com os
elétrons e o hidrogênio forma a água.
RESPIRAÇÃO ANAERÓBIA
O receptor dos elétrons não é o oxigênio e sim
compostos nitrogenados (nitratos e nitritos),
compostos de enxofre (sulfatos, sulfitos,
dióxido de enxofre e enxofre elementar),
dióxido de carbono, compostos de ferro,
manganês, cobalto e até urânio.
RESPIRAÇÃO CELULAR
• É o processo de conversão das ligações
químicas de moléculas ricas em energia que
possam ser utilizados em processos vitais.
• 1ª fase: glicólise
C6H12O6 + 6 O2
6 CO2 + 6 H2O + energia
• 2ª fase: Oxidação piruvato (C3H4O3)
através de dois processos:
a) Respiração aeróbia
b) Respiração anaeróbia
NITROGÊNIO
Nitrogênio total
• Amoniacal + albuminóide + orgânico +
nitrito + nitrato
Nitrogênio kjeldahl
• Orgânico + amoniacal
FÓSFORO
• Ortofosfatos:
(disponíveis para metabolização da MO)
33( PO4 HPO4 H3PO4 H3PO4)
• Polifosfatos:
(só após a hidrólise)
[Na2(PO3)6]
TRATAMENTO BIOLÓGICO
Exemplo:
Calcular a carga orgânica, em termos de DQO
e DBO, bem como a população equivalente de
um despejo de um laticínio com vazão de
800m³/dia, DQO=4500mg/L e DBO =
2000mg/L.
a) Carga orgânica
DQO: CO=800m³/dia x 4500mg/L x 10 ³ =
360KgDQO/dia
DBO : CO=800m³/dia x 2000mg/L x 10- ³ =
160KgDBO/dia
TRATAMENTO BIOLÓGICO
b) População equivalente
160Kg DBO/dia
PE=>
= 2963 hab. eq.
0,054Kg DBO/hab.dia
POTENCIAL REDOX
Controle no Bioreator
Aeróbico
Anóxico
Processo
Anaeróbico
- 400 mV
+ 300mV
3
1
2
Condição
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
Formação de Metano
Formação de H2S
Formação de ácidos Orgânicos
Hidrolise de poli-fosfatos
Denitrificação
Nitrificação
Oxidação Aeróbica
Private & Confidential
4
5
6
7
Roberto dos Santos
32
TRATAMENTO BIOLÓGICO
BASES PARA PROJETO
LAGOAS DE ESTABILIZAÇÃO
• Aeróbias
Taxa de aplicação superficial (KgDBO/ha.dia)
• Anaeróbias
Taxa de aplicação superficial (KgDBO/ha.dia)
Taxa volumétrica(KgDBO/m³)
Tempos de detenção(dias)
TRATAMENTO BIOLÓGICO
BASES PARA PROJETO
LODOS ATIVADOS
•
•
•
•
•
•
•
Tempos de detenção
Relação alimento/microorganismo (SSV)
Quantidade de biomassa (SSV)
Concentração de SSV
Quantidade de oxigênio
Parâmetros obtidos dos ensaios de tratabilidade
Necessidade de nutrientes
FLOCOS BIOLÓGICOS
FLOCOS BIOLÓGICOS
FLOCOS BIOLÓGICOS
FLOCOS BIOLÓGICOS
PROTOZOÁRIOS
PROCESSO DE LODOS
ATIVADOS
LODOS ATIVADOS
MISTURA COMPLETA
DEEP SHAFT
VALO DE OXIDAÇÃO
REATOR SEQUENCIAL EM
BATELADA
DECANTADOR SECUNDÁRIO
TIPO DE SISTEMA DE
NITRIFICAÇÃO/DESNITRIFICAÇÃO
REATOR ANAERÓBIO DE FLUXO
ASCENDENTE
TRATAMENTOS BIOLÓGICOS
DIGESTÃO ANAERÓBICA
MECANISMOS DA DIGESTÃO ANAERÓBICA
• Hidrólise
• Acidogênese
• Acetogênese
• Metanogênese
• Sulfetogênese
TRATAMENTOS BIOLÓGICOS
DIGESTÃO ANAERÓBICA
MECANISMOS DA DIGESTÃO ANAERÓBICA
Hidrólise
Enzimas excretados por bactérias fermentativas
transformam
materiais
particulados
complexos
(Polímeros) em matérias dissolvidas mais simples
(moléculas menores).
TRATAMENTOS BIOLÓGICOS
DIGESTÃO ANAERÓBICA
MECANISMOS DA DIGESTÃO ANAERÓBICA
Acidogênese
Os produtos solubilizados na fase anterior são
metabolizados no interior das células de bactérias
fermentativas e excretados em seguida. Incluem:
ácidos graxos voláteis, álcoois, ácido lático, gás
carbônico, hidrogênio, amônia, sulfeto de hidrogênio,
além de novas células.
TRATAMENTOS BIOLÓGICOS
DIGESTÃO ANAERÓBICA
MECANISMOS DA DIGESTÃO ANAERÓBICA
Acetogênese
As bactérias acetogênicas são responsáveis pela
oxidação dos produtos gerados na fase acidogênica
produzindo substrato para as bactérias metanogênicas,
os produtos gerados são: Hidrogênio, CO2 e o Acetato.
TRATAMENTOS BIOLÓGICOS
DIGESTÃO ANAERÓBICA
MECANISMOS DA DIGESTÃO ANAERÓBICA
Metanogênese
As bactérias metanogênicas são responsáveis pela
etapa final do processo de degradação anaeróbica
produzindo metano e CO2, utilizam para tanto de ácido
acético, hidrogênio/CO2, ácido fórmico, metanol,
metilaminas e monóxido de carbono.
TRATAMENTOS BIOLÓGICOS
DIGESTÃO ANAERÓBICA
MECANISMOS DA DIGESTÃO ANAERÓBICA
Sulfetogênese
Sulfato, sulfito e outros compostos sulfurados são
reduzidos a sulfeto através de sulfobactérias (bactérias
redutoras de sulfato), utilizam uma ampla base de
substratos.
TRATAMENTO BIOLÓGICO
BASES PARA PROJETO
TRATAMENTOS ANAERÓBICOS
•
•
•
•
•
•
Concentração de biomassa (SSV)
Taxa de carregamento ( KgDBO/m³ dia)
Velocidade ascensional (m/h)
Tempo de detenção da zona de decantação (h)
Alcalinidade (NaOH/dia)
Necessidade de nutrientes
TRATAMENTO BIOLÓGICO E
PRÉ E/OU PÓS TRATAMENTOS
COMPLEMENTARES
BIODEGRADAÇÃO DE RECALCITANTES
Adsorção
O que é Adsorção?
Processo utilizado desde tempos remotos: Uso de um sólido para reter substâncias contidas
dentre de líquidos ou gases.
Adsorção:
Acumulação ou aumento da concentração desta substância sobre uma superfície de
um outro composto. Pode ocorrer separação preferencial de uma substancia contida
numa fase líquida ou gasosa – Ex. Cu em cachaça.
O material concentrado é o adsorbato
A fase que adsorve é o adsorvente
Absorção  Adsorção:
Absorção -> o material transferido de uma fase para a outra (exemplo um líquido)
interpenetra a segunda fase para formar uma “solução”.
O que é Adsorção?
Adsorção
Dessorção
Adsorbato
Roberto dos Santos
Adsorção Física
Principalmente causada por
forças de van der Waals e forças eletrostáticas
as moléculas do
adsorbato
átomos que compõem
a superfície do
adsorvente
Características de tais adsorventes:
Tamanho dos poros,
superficial e polaridade
Área
Presença dos Poros
Sólidos não
porosos, baixa
área superfícial
Sólidos porosos
Superficie alta
de contato
Catalisadores
Sitios ativos em suuportes porosos
Poros em materiais
Sólido não poroso
 Baixa área superficial
 Baxio volume específico de poros
Sólido poroso
 Alta área superficial
 Alto volume específico de poros
F. Rouquerol, J. Rouquerol, K. S. W. Sing, Adsorption by
Powders and Porous Solids, Academic Press, 1-25, 1999
Poros abertos x Poros fechados
Inter-connected
(open)
Closed
Open pores are accessible
whereas closed pores are
inaccessible pores. Open pores
can be inter-connected, passing
or dead end.
Passing
(open)
Dead end
(open)
F. Rouquerol, J. Rouquerol, K. S. W. Sing, Adsorption by
Powders and Porous Solids, Academic Press, 1-25, 1999
Área Superficial
Propriedades Texturais
Método de adsorção gasosa:
Baseado na determinação da quantidade de um gás inerte, requerido para
formar uma camada mono molecular sobre a superfície do catalisador a uma
temperatura constante.
Área superficial do
catalisador
Área a ser ocupada por cada molécula de
= gás em condições determinadas.
Roberto dos Santos
CARVÃO ATIVADO
Limpeza
na
ativação
• Carvão ativado normalmente é 100 vezes
mais poroso que o carvão normal.
Roberto dos Santos
Usos do Carvão

Os usos mais comuns para o carvão ativado:
◦ a adsorção de gases (na forma de filtros) e no tratamento de águas,
onde o carvão se destaca por adsorver, em seus poros, impurezas de
diferentes origens;
◦ diversos ramos da indústria química, alimentícia e farmacêutica;
◦ no tratamento de medicamentos, açucares, e águas potáveis;
◦ no tratamento de efluentes e gases resultantes de processos
industriais.
◦ Considerado um dos mais eficientes tratamentos em caso de
intoxicações.
◦ O carvão ativo atua adsorvendo a substância tóxica, assim diminuindo
a quantidade disponível para absorção pelo sistema digestivo.
◦ Efeitos colaterais mínimos.
Roberto dos Santos
ZEÓLITOS
• Minerais de estrutura porosa capaz de reter
seletivamente moléculas por um processo de
exclusão baseado no tamanho destas.
• São naturais ou artificiais. São alumínios silicatos
hidratados que possuem uma estrutura aberta
capaz de acomodar uma grande variedade de
cátions como o cálcio, sódio, potássio e magnésio
fracamente ligados à estrutura molecular.
MEMBRANAS
MEMBRANAS
TIPOS
•
•
•
•
Microfiltração
Ultrafiltração
Nanofiltração
Osmose reversa
0,1 – 3 micra
0,025 – 0,1 micra
0,01 micra
0,001 micra
MEMBRANAS
VELOCIDADE DE PERMEAÇÃO
• DEFINIDO COMO O VOLUME DA
SOLUÇÃO POR UNIDADE DE ÁREA POR
UNIDADE DE TEMPO
MEMBRANAS
SELETIVIDADE
R= COEFICIENTE DE RETENÇÃO
Cp
R = 1Cf
Cf= concentração do soluto na alimentação
Cp= concentração do soluto no permeado
MEMBRANAS
TIPOS E DENSIDADE DE
EMPACOTAMENTO
•
•
•
•
Planar (100-400m²/m³)
Tubular (<300 m²/m³)
Fibras ocas ( 30000 m²/m³)
Espiral (300 – 1000 m²/m³)
REATORES DE MEMBRANAS
FILTRAÇÃO POR MEMBRANAS
Pressão Transmembrana - TMP
Tamanho dos Poros
Energia de Bombeamento
Osmose Reversa
Processo de
separação
por membrana
Microfiltração
Ultrafiltração
Nanofiltração
Sais
Carbon Bk.
Pigmentos Tintas
Cabelo humano
Pirogenicos
Taranto típico
Ions
Metal.
Bacteria
DNA, Virus
Vitamina
B12
Açucar
areia
Carvão em pó
Fumaça de cigarro
Colóides
poeira
Atomos
Tipo de Partícula
μm
(Log Scale)
Ions
cel.
sangue
Polén
Farinha
Macro
Moleculas
Moléculas
0.001
Névoa
0.01
0.1
Micro particulas
1.0
10
Macro Particulas
100
1000
X
Private & Confidential
Roberto dos Santos
73
BIOREATORES - MBR
O QUE É REATOR BIOLÓGICO DE MEMBRANAS MBR?
MBR é um sistema que considera: Separação fina de sólidos + Lodo ativado +
Filtração por membranas = um único conjunto
Remoção de
Areia
Primário
Adensamento
Private & Confidential
Tanque de
Aeração
Tratamento
Secundário
Polimento
Desinfecção
Desague
Roberto dos Santos
74